《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》是中天科技光纖有限公司於2009年4月27日申請的專利，該專利的申請號為2009100311438，公布號為CN101533122A，授權公布日為2009年9月16日，發明人是薛濟萍、薛馳、沈一春、朱兆章、薛群山、莊衛星、曹珊珊、陳婭麗、劉明。
《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》涉及一種光纖海底光纜用單模光纖的製備，尤其涉及高強度大盤長單模光纖的製備方法。其特徵在於：（1）預製棒表面預處理將待處理預製棒進行預處理，首先將預製棒表面進行清潔處理；再將預製棒進行火焰拋光處理，將預製棒表面拋去了10～100微米的二氧化矽，將預製棒表面的微裂紋癒合；（2）上塔拉絲將預製棒裝在拉絲爐上，裸光纖出爐後，採用紫外固化塗料，進行塗覆，每次塗覆後經過紫外光固化裝置固化，光纖經雙收線系統收線；（3）光纖選擇選取一根預製棒中間生產的光纖，拉絲速度比較穩定，改變篩選工藝，將原來的1％篩選應變調整到2％的篩選應變；（4）光纖性能檢測確認。
2015年12月1日，《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》獲第九屆江蘇省專利項目金獎。
（概述圖為《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法
- 公布號：CN101533122A
- 授權日：2009年9月16日
- 申請號：2009100311438
- 申請日：2009年4月27日
- 申請人：中天科技光纖有限公司
- 地址：江蘇省南通市經濟技術開發區中天路6號
- 發明人：薛濟萍、薛馳、沈一春、朱兆章、薛群山、莊衛星、曹珊珊、陳婭麗、劉明
- Int.Cl.：G02B6/02（2006.01）、G02B6/44（2006.01）、B08B3/08（2006.01）、C03B37/025（2006.01）、C03C25/12（2006.01）等
- 代理機構：南京君陶專利商標代理有限公司
- 代理人：奚勝元
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
自1985年世界上第一條海底光纜問世以來，海底光纜的建設在全世界得到了蓬勃的發展。海底光纜以其大容量、高可靠性、優異的傳輸質量等優勢，在通信領域，尤其是國際通信中起到重要的作用。由於海底光纜特殊的使用環境，施工和維護的成本非常高，所以海底光通信系統的穩定性一直是該領域內的研究重點之一。其中作為通訊的主要傳輸媒質——光纖，也相對於普通光纜用光纖，有著自己特殊的要求。在海底光纜的敷設、使用、打撈以及受到意外外力等過程中，光纖雖然受到了光纜外部結構的保護，但是還是要承受一定的應變和殘餘應力。2009年4月前普通光纖標準盤長為25千米左右，光纖強度控制篩選應變為1％。因此為了防止敷設、維護以及意外張力對光纖單元的破壞性影響，海底光纜用光纖必須要有較普通光纜用光纖更高的強度；而大盤長則是為了減少中繼距離內的接頭數目，儘量做到光纜盤長和系統的中繼距離一致。
海底光纜以其大容量、高可靠性、優異的傳輸質量等優勢，在通信領域，尤其是國際通信中起到重要的作用。因此，海底光纜用的大長度高強度單模光纖因為減少了中繼距離內的接頭數目，且有著適合海底光纜用的強度，將有著及其良好的市場前景。
發明內容
專利目的
《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》目的是針對上述不足之處提供的一種高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法，通過該法可製備出比常規非色散位移單模光纖G.652光纖（I-TUT國際標準）的強度更高，篩選應變達2％以上，為普通G.652光纖的二倍以上（高強度），盤長達到100千米以上（大盤長）的單模光纖，且該光纖能夠滿足所有光學特性。
技術方案
《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》包括纖芯、內外包層、兩層紫外固化塗料層。在纖芯外部包裹有內包層、外包層，外包層外部有兩層紫外固化塗料層，外包層外部經過兩次塗覆，採用紫外固化塗料。紫外固化塗層具有低模量、低折射率的特點。
該光纖的零色散波長為1300—1324納米之間，零色散斜率不大於0.092皮秒/（平方納米·千米），光纜截止波長不大於1260納米，該光纖的模場直徑（MFD）是9.2±0.4微米。光纖在1310納米的衰減不大於0.35分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.21分貝/千米。該光纖的指標能夠滿足國家電信行業通用G.652標準。國家電信行業通用G.652標準：1310納米處衰減不大於0.36分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.22分貝/千米，零色散波長範圍1300-1324納米，零色散斜率不大於0.093皮秒/（平方納米·千米），MFD為（8.6～9.5）±0.7微米，光纜截止波長不大於1260納米。該光纖的特殊性能可以描述如下：高強度大盤長海底光纜用2％的篩選張力，稱為高強度，單盤盤長達到100千米以上，稱為大盤長。
針對2009年4月前海底光纜用光纖強度的高要求，《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》提供了一種製作方法，通過在預製棒預處理階段進行工藝控制，生產過程中工藝調整，選纖時進行嚴格把關，設備進行改造等一系列措施，生產出符合海底光纜用的光纖產品。
高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法：
1、預製棒表面預處理
將待處理預製棒進行兩步預處理，首先將預製棒表面進行清潔處理，清洗法採用氫氟酸與硝酸混合溶液對預製棒表面進行清洗，硝酸與氫氟酸重量配比在1:2～8，硝酸與氫氟酸的混合酸液濃度保持在30％～80％。
清洗結束後，再將預製棒進行火焰拋光處理，高溫下氫氧焰中富裕的氫氣和二氧化矽反應產生易蒸發的一氧化矽和水，繼而被高速的氫氧焰氣流帶走，同時將預製棒表面的污染物帶走。因為在拋光的過程中實際上是利用氫氧焰將預製棒表面拋去了10～100微米的二氧化矽，將預製棒表面的微裂紋癒合，同時將表面的雜質處理完全。
2、拉絲
將預製棒裝在拉絲爐上，設定參數開始拉絲，溫度控制在2000℃～2300℃。
拉絲爐部分作為預製棒熔縮為光纖的場所，由石墨加熱部件和不鏽鋼爐體部件組成。其中對石墨件的揮發物數量以及表面粗糙度都進行了嚴格的規定：石墨件灰分要求≤20ppm；石墨件表面粗糙度RC≤6.3。並且對進到拉絲爐前的惰性保護氣體進行了二次過濾，保證了氣體的潔淨度。同時對拉絲爐中的氣流進行了流量控制10-50升/分鐘，在石墨加熱爐上安裝有上中下三路進氣管道，使氣體嚴格的按照層流方式運動，以使石墨件產生的顆粒在氣流的吹掃下，以不與熔融玻璃和光纖相接觸的軌跡被帶出爐外或者附著在拉絲爐下部的內壁；同時避免氣流直接吹到玻璃的熔融區及光纖形成區，極大的提高了裸纖的穩定性和均勻性，為後續工序控制減小偏振模色散（PMD）值起到良好的基礎保證。
拉絲過程中，保證拉絲速度波動小於20米/分鐘。裸光纖出爐後，經過冷卻裝置後，採用紫外固化塗料，進行一次、二次塗覆，每次塗覆後經過紫外光固化裝置固化。對於塗覆環境進行嚴格控制，採用空氣高效過濾裝置，保證其潔淨狀況。定期測量粒子數，使空氣中粒子含量達到百級淨化效果。固化後光纖採用正弦扭轉搓動輪對光纖進行正弦搓動，經搓動後，光纖經雙收線系統收線，進入下一道工序。
3、光纖選擇
經過拉絲工序後，生產出來的光纖要進行選擇，選取一根預製棒中間生產的光纖，拉絲速度比較穩定，速度波動小於20千米/分鐘。改變篩選工藝，將原來的1％篩選應變調整到2％的篩選應變（ITUT國家標準1％篩選應變相當於0.69吉帕的篩選應力），防止光纖薄弱點進入後道工序，從而產生不必要的損失。
4、光纖性能檢測確認
經過《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》製備方法製得的光纖，採用光纖性能測試儀表PK系列儀器（PK2400、PK2200、0TDR、PK2800）進行性能測試，該光纖的零色散波長為1300—1324納米之間，零色散斜率不大於0.092皮秒/（平方納米·千米），光纜截止波長不大於1260納米，該光纖的模場直徑（MFD）是9.2±0.4微米。光纖在1310納米的衰減不大於0.35分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.21分貝/千米。該光纖的指標能夠滿足國家電信行業通用G.652標準。國家電信行業通用G.652標準：1310納米處衰減不大於0.36分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.22分貝/千米，零色散波長範圍1300-1324納米，零色散斜率不大於0.093皮秒/（平方納米·千米），MFD為（8.6～9.5）±0.7微米，光纜截止波長不大於1260納米。
由於該種光纖具有大盤長的特殊性，而儀表測試的動態範圍較小，100千米的光纖不能完全打通，所以光纖不能測出數據，根據測試原理，該發明採用分段測試求平均法，準確得出了光纖的測試數據。
經檢測：該光纖在1310納米的衰減不大於0.35分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.21分貝/千米。零色散斜率不大於0.092皮秒/平方納米·千米，光纜截止波長不大於1260納米，該光纖的指標等同於常規G.652指標。
改善效果
《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法，由於採用兩步預處理法，最佳化石墨爐爐內氣流方式，控制石墨件規格成分，可製備出強度性能優異，篩選應變達到2％，盤長可達100千米以上，同時其它性能均能滿足海底光纜用的光纖，將製備成本和風險都降到最低。研發和生產成本較低，製備方法可操作性強，參數可控性強，性能優越，節省後道工序，尤其適合于海底光纜使用的服務要求。
附圖說明
圖1是《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》製備方法的工藝流程圖；
圖2為該發明製備方法生產出的光纖的結構圖。
圖中：1.纖芯，2.內包層，3.外包層，4.一次紫外固化塗層，5.二次紫外固化塗層。
技術領域
《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》高強度大盤長海纜用單模光纖的製備方法涉及一種光纖海底光纜用單模光纖的製備，尤其涉及高強度大盤長單模光纖的製備方法。該單模光纖的光學特性、幾何參數、環境性能等滿足通用的單模光纖標準，尤其具有優異的高強度性能、且盤長較長。
權利要求
1、高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法，其特徵在於：
（1）預製棒表面預處理
將待處理預製棒進行兩步預處理，首先將預製棒表面進行清潔處理，清洗法採用氫氟酸與硝酸混合溶液對預製棒表面進行清洗，硝酸與氫氟酸重量配比在1:2～8，硝酸與氫氟酸的混合酸液濃度保持在30％～80％；
清洗結束後，再將預製棒進行火焰拋光處理，高溫下氫氧焰中富裕的氫氣和二氧化矽反應產生易蒸發的一氧化矽和水，繼而被高速的氫氧焰氣流帶走，同時將預製棒表面的污染物帶走，因為在拋光的過程中實際上是利用氫氧焰將預製棒表面拋去了10～100微米的二氧化矽，將預製棒表面的微裂紋癒合，同時將表面的雜質處理完全；
（2）拉絲
將預製棒裝在拉絲爐上，設定參數開始拉絲，溫度控制在2000℃～2300℃；
拉絲爐部分作為預製棒熔縮為光纖的場所，由石墨加熱部件和不鏽鋼爐體部件組成，其中對石墨件的揮發物數量以及表面粗糙度都進行了嚴格的規定：石墨件灰分要求≤20ppm；石墨件表面粗糙度RC≤6.3，並且對進到拉絲爐前的惰性保護氣體進行了二次過濾，保證了氣體的潔淨度，同時對拉絲爐中的氣流進行了流量控制10-50升/分鐘，在石墨加熱爐上安裝有上中下三路進氣管道，使氣體嚴格的按照層流方式運動，以使石墨件產生的顆粒在氣流的吹掃下，以不與熔融玻璃和光纖相接觸的軌跡被帶出爐外或者附著在拉絲爐下部的內壁；同時避免氣流直接吹到玻璃的熔融區及光纖形成區，極大的提高了裸纖的穩定性和均勻性，為後續工序控制減小偏振模色散值起到良好的基礎保證；
拉絲過程中，保證拉絲速度波動小於20米/分鐘，裸光纖出爐後，經過冷卻裝置後，採用紫外固化塗料，進行一次、二次塗覆，每次塗覆後經過紫外光固化裝置固化，對於塗覆環境進行嚴格控制，採用空氣高效過濾裝置，保證其潔淨狀況，定期測量粒子數，使空氣中粒子含量達到百級淨化效果；固化後光纖採用正弦扭轉搓動輪對光纖進行正弦搓動，經搓動後，光纖經雙收線系統收線，進入下一道工序；
（3）光纖選擇
經過拉絲工序後，生產出來的光纖要進行選擇，選取一根預製棒中間生產的光纖，拉絲速度比較穩定，速度波動小於20千米/分鐘，改變篩選工藝，將原來的1％篩選應變調整到2％的篩選應變，防止光纖薄弱點進入後道工序；
（4）光纖性能檢測確認
經過《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》製備方法製得的光纖，採用光纖性能測試儀表PK系列儀器進行性能測試，該光纖的零色散波長為1300—1324納米之間，零色散斜率不大於0.092皮秒/（平方納米·千米），光纜截止波長不大於1260納米，該光纖的模場直徑（MFD）是9.2±0.4微米，光纖在1310納米的衰減不大於0.35分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.21分貝/千米，該光纖的指標能夠滿足國家電信行業通用G.652標準。
實施方式
參照附圖1-2，高強度大盤長海底光纜用單模光纖結構包括纖芯1、內包層2、外包層3、一次紫外固化塗層4、二次紫外固化塗層5。在纖芯1外部包裹有內包層2、外包層3，外包層3外部有兩層紫外固化塗料層分別為一次紫外固化塗層4、二次紫外固化塗層5，外包層外部經過兩次塗覆，採用紫外固化塗料。紫外固化塗層具有低模量、低折射率的特點。該光纖的指標基本等同於常規G.652指標：該光纖的零色散波長為1300—1324納米之間，零色散斜率不大於0.092皮秒/（平方納米·千米），光纜截止波長不大於1260納米，該光纖的模場直徑（MFD）是9.2±0.4微米。光纖在1310納米的衰減不大於0.35分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.21分貝/千米。該光纖的指標能夠滿足國家電信行業通用G.652標準。國家電信行業通用G.652標準：1310納米處衰減不大於0.36分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.22分貝/千米，零色散波長範圍1300-1324納米，零色散斜率不大於0.093皮秒/（平方納米·千米），MFD為（8.6～9.5）±0.7微米，光纜截止波長不大於1260納米）。該光纖的特殊性能可以描述如下：高強度大盤長海底光纜用2％的篩選張力，單盤盤長達到100千米以上。
《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》提供了一種新型的預製棒預處理方法，在光纖拉制過程中，調整設備，修正工藝參數設定，來達到生產該光纖的目的，可以大大提高可操作性，降低研製成本。
高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法：
1、預製棒表面預處理
將待處理預製棒進行兩步預處理，首先將預製棒表面進行清潔處理，清洗法採用氫氟酸與硝酸混合溶液對預製棒表面進行清洗，硝酸與氫氟酸重量配比在1:2～8，硝酸與氫氟酸的混合酸液濃度保持在30％～80％。
清洗結束後，再將預製棒進行火焰拋光處理，高溫下氫氧焰中富裕的氫氣和二氧化矽反應產生易蒸發的一氧化矽和水，繼而被高速的氫氧焰氣流帶走，同時將預製棒表面的污染物帶走。因為在拋光的過程中實際上是利用氫氧焰將預製棒表面拋去了10～100微米的二氧化矽，將預製棒表面的微裂紋癒合，同時將表面的雜質處理完全。
2、拉絲
將預製棒裝在拉絲爐上，設定參數開始拉絲，溫度控制在2000℃～2300℃。
拉絲爐部分作為預製棒熔縮為光纖的場所，由石墨加熱部件和不鏽鋼爐體部件組成，其中對石墨件的揮發物數量以及表面粗糙度都進行了嚴格的規定：石墨件灰分要求≤20ppm；石墨件表面粗糙度RC≤6.3。並且對進到拉絲爐前的惰性保護氣體進行了二次過濾，保證了氣體的潔淨度。同時對拉絲爐中的氣流進行了流量控制10-50升/分鐘，在石墨加熱爐上安裝有上中下三路進氣管道，使氣體嚴格的按照層流方式運動，以使石墨件產生的顆粒在氣流的吹掃下，以不與熔融玻璃和光纖相接觸的軌跡被帶出爐外或者附著在拉絲爐下部的內壁；同時避免氣流直接吹到玻璃的熔融區及光纖形成區，極大的提高了裸纖的穩定性和均勻性，為後續工序控制減小偏振模色散（PMD）值起到良好的基礎保證。所述的二次過濾是採用市售氣體過濾器對惰性保護氣體進行第二次過濾，惰性保護氣體在出廠時已進行第一次過濾。所述的惰性保護氣體可以採用氬氣或氬氣與氦混合氣體。
拉絲過程中，保證拉絲速度波動小於20米/分鐘。裸光纖出爐後，經過冷卻裝置後，採用紫外固化塗料，進行一次、二次塗覆，每次塗覆後經過紫外光固化裝置固化。對於塗覆環境進行嚴格控制，採用空氣高效過濾裝置，保證其潔淨狀況。定期測量粒子數，使空氣中粒子含量達到百級淨化效果。固化後光纖採用正弦光纖扭轉裝置中的正弦扭轉搓動輪對光纖進行正弦搓動，搓動後光纖經雙收線系統收線，結束後進入下一道工序。
3、光纖選擇
經過拉絲工序後，生產出來的光纖要進行選擇，選取一根預製棒中間生產的光纖，拉絲速度比較穩定。改變篩選工藝，將原來的1％篩選應變調整到2％的篩選應變（ITUT國家標準1％篩選應變相當於0.69吉帕），防止光纖薄弱點進入後道工序，從而產生不必要的損失。
4、光纖性能檢測確認
經過《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》製得的光纖，採用進口光纖性能測試儀表PK系列儀器（PK2400、PK2200、OTDR、PK2800）進行性能測試，該光纖的零色散波長為1300—1324納米之間，零色散斜率不大於0.092皮秒/（平方納米·千米），光纜截止波長不大於1260納米，該光纖的模場直徑（MFD）是9.2±0.4微米。光纖在1310納米的衰減不大於0.35分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.21分貝/千米。該光纖的指標能夠滿足國家電信行業通用G.652標準。
該種光纖具有大盤長的特殊性，由於儀表測試的動態範圍較小，100千米的光纖不能完全打通，所以光纖不能測出數據，根據測試原理，該發明採用分段測試求平均法，準確得出了光纖的測試數據。
經檢測：該光纖在1310納米的衰減不大於0.35分貝/千米，在1550納米的衰減不大於0.21分貝/千米。零色散斜率不大於0.092皮秒/平方納米·千米，光纜截止波長不大於1260納米，該光纖的指標等同於常規G.652指標。
榮譽表彰
2015年12月1日，《高強度大盤長海底光纜用單模光纖的製備方法》獲第九屆江蘇省專利項目金獎。
